JP2005517899A - コロイド状磁気粒子を使用した分析物の検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
今日まで多くの「凝集」方法が、これまで提案されてきた。これらは、主に診断目的として抗原及び/又は抗体の検出に適用されている。特にこれらの方法は、バイオアッセイ(妊娠試験,血塊(clotting)試験)又は感染性疾患の診断として適用される。しかしながらこうした方法は、通常感受性に制限される。実際にこれらの試験の一般的原理は、分析物が存在するゲル状コロイド粒子の形性体を検出することである。この種の試験において分析物を、2つのコロイド粒子に結合させる必要があり、そのコロイド粒子の表面を、極めて広くセンス(sense)し分析物を認識する分子で被覆する必要がある。
より詳細には本発明は、コロイド状凝集反応試薬として磁気粒子の使用を基盤としている。
残留磁気に対する問題を回避するためには、通常超常磁性材料は従来の強磁性材料より好ましい。強く磁化し且つ飽和磁化(100mTより大きい)を有し、そして外部磁場がない状態で何ら残留磁気を示さない鉄の流体は、コロイド状超常磁性材料の調製方法に組み入れるには極めて良好な候補である。
本例において、磁場により誘導される凝集体は、分離されている「鎖」又は「クラスター」と称する鎖の群を、容積当たりのコロイド物の画分に依存して作りだされる。以後鎖又はクラスターを、同一なものとして鎖と称することにする。これらの構造や形成に関する詳細な文献は、多くの刊行物から見出だすことができるであろう。
1.前記媒体と接触させるよう前記粒子を誘導する工程、
2.前記磁気粒子が鎖の形状を構成するに十分な強さで、前記媒体に磁場を印加する工程、
3.鎖の2の隣接する粒子上にそれぞれ存在する少なくとも2つの特異的リガンドと、関係分析物の結合又は組み合わせができるに十分な時間にわたりこの磁場を保持する工程、
4.磁場を除去する工程、そして
5.前記分析物の存在及び/又は不存在を決定し、そして適切な場合前記液体媒体中にコロイド状磁気粒子における永続的な鎖の存在及び/又は不存在によりその濃度を決定する工程、
を含むことが特徴である。
本発明に関しては、検出され、評価され又は置き換えられると考えられる分析物により結合されたコロイド状磁気粒子を、収集することも可能である。
そのためクレームされた本方法は、従来の凝集反応法から取り換え可能であり、そして評価の感受性を有意に増大させるという利点がある。
上記理由のため、コロイド状超常磁性粒子を使用することが好ましい。本発明に必要な品質を有するコロイド状超常磁性粒子を作成するため、幾つか異なる種類の技術が存在する。これらには、たとえば水溶性鉄流動体と天然又は合成ポリマー材料とを共沈殿させる技術、又は有機相中に鉄流動体を乳化させる技術がある。
こうした2つの処理、すなわち乳化及び重合化を合わせることにより、非常に酸化鉄の富んだ、そして重合化及び官能化された層により被覆された球状の粒子と成る。この乳化物を調製するため、特に文献では、J.Bibette in J.and Magn.Mat.V.122,p.37(1993) and in WO 97/38787 and FR 2800836にて公開された方法で行はれる。
本発明の好ましい変更例によれば、基本的な磁気材料は鉄の流動体である。
したがって得られたコロイド状磁気粒子が、従来の工業方法により大量のリガンドにて、これらの表面における固定化に適合できるかぎり、とくに有利なもである。
リガンドと称する分子を、吸収性相互作用、共有結合性相互作用、及び/又は高親和性相互作用により、コロイド状磁気粒子の表面にて固定化することができる。
たとえば共有結合(coupling)は、粒子の表面に存在する化学反応基を用いて行うことができる。
高親和性相互作用から起こる固定化に関しては、 (ポリ)カルボハイドレイト/イレクチン(electin)、ビオチン又はビオチン化された化合物/アビジン又はストレプトアビジン、タンパク質受容体及びその特異的リガンド、ハプテン/抗体などの2つの相対する高親和性対により通常媒介される。
最後に粒子の表面にリガンドを結合させることは、直接か、又はさらに「リンカー」又は「スペーサー」という語句を用いて言及されるスペーサー要素を使用するかのいずれかにて行うことがでいる。
クレームされる方法により検出できそして/又は評価できる分析物は、本発明の官能化された粒子により、特異的でそして高い親和性相互作用の可能な物質が好ましい。従ってこれらは、免疫反応により決定できる抗原及び抗体、又はハイブリット反応により検出できる核酸、及びより一般的にあらゆる種類のタンパク質にて可能である。
好ましくは、その分析物が、分析される媒体中で前記粒子の核酸係数に少なくとも等しい核酸係数を有する。
対照的な例において、分析物が、その特異的リガンドの1の少なくとも2分子に対し反応を求めるようにするため、分析される媒体を、クレームされる方法を行う前に予備処理する。特にこうした種類の予備処理は、上記「高親和性」対となる1方の相手の少なくとも1分子により分析物を官能化させることから成る。この種の予備処理を行うことは、競合する当業者の技術的範囲内である。
本発明の第二の例は、遊離抗原などの抗原を検出しそして/又は定量することに関し、その抗原類としては、遊離抗原などの抗原、たとえば血液タンパク質、及び血塊因子、代謝物、ホルモン、媒体などの因子類、又は支持体に結合する抗原、たとえば微生物の表面抗原、膜結合受容体に結合する抗原、血液群の抗原及び主要組織適応系の抗原が含まれる。
これが例にないとしても、予備処理は、会合により指定されたリガンドに対して、この種の分析物を2価にする必要がある。本発明は、特に分析化学、及び微小分析化学に特に有意な利点となる。
本発明の特定の変更によれば、幾つかの種類のコロイド状磁気粒子を、凝集反応試薬と同様の方法にて使用することができる。これは、分析物が2種類のリガンドに容易に反応させる場合適切である。さらに本発明により用いられるコロイド状粒子は、第二の標識を移送することができる。
磁場に関しては、それは、当業者周知の種々の手段、たとえばヘルムホルツ・コイル(Helmholtz coils)、電磁体又は永久磁石などにより作り出される。
印加される連続的磁場は、通常1と500mTとの間、好ましくは1から100mTの間である。
こうした磁場を作りだす簡単な手段は、永久磁石又は電磁石の北極及び南極のそれぞれ2極を、「凝集」帯域のいずれかの側に配置することである。別の手段では、電流発生装置にて磁化されるヘルムホルツ・コイル(Helmholtz coil)にて、特に円形にて同心円である軸によりチャンネルを構成したものである。
磁場を振動(交番)により、評価される分析物が、2つの粒子上にそれぞれ存在し、隣接した状態の2つの特異的リガンドである確率を、増大させることができる
各磁場サイクルにて、すでに形成された鎖に影響することなく、鎖を形成又は伸張させるため、粒子を互いに会合させることができる。従ってこれは、官能化されたコロイド状磁気粒子のリガンドと、評価される分析物との間の反応を完了させることができることを意味する。
したがって、それは、低濃度の分析物を評価することができ、さらにその評価を有意な感受性にて得ることができる。
試料が、ゲル電気泳動「Electrophoresisi:theory,techniques and biochemical and clinical applications,A.T.Andrews,Oxford University Press,NY 1986」にて沈殿されている1又は複数のノッチ又は「ウエル」、
あるいは、毛細管式電気泳動(たとえば「Capillary Electrophoresis」P.D.Grossman,J.C.Colburn published by Academic Press,San Diego,CA,USA,1992を参照)における過剰圧力又は減圧系、
あるいは、液体静脈血を電気泳動にかけるような、細流試料を継続的に送り出す(runout)チャンネル、
あるいは、クロマドグラフィーに使用される試料を導入する方法(「Chromatography and supercritique」[Liquid chromatography and supercritical fluid chromatography],R.Rosset,M.Caude,A.Jardy,published by Masson,Paris 1991;「Practical High Performance Liquid Chromatography」,V.R.Meyer,published by John Wiley,Chichester,NY,USA;「Chromatography of polymers」、T.Prodver,published by ACS publ.,Washington DC,1993)の1つ、
あるいは、自動分析装置に従来使用されるキュベット又は他の容器、
から成る。
上記特性を有するコロイド状粒子が、評価される抗原に特異的な抗体とグラフト結合される。自明性の関係にて、ストレプトアビジン-ビオチン、リガンド-受容体結合対が、この記載にて考慮される。ストレプトアビジンが、粒子上にてグラフト結合されることから、試料を介し検出される抗原は、ビオチン分子がその両端にてグラフト結合される小さなポリエチレングリコール重合体である。この十分な量の抗原が、粒子と1容量%以上の画分にて混合されると、従来の凝集化方法にて予測されるゲル状の凝集体が、数秒又は数分程度でも見ることができる。C*は、この値より低い従来の走査における凝集化が、もはや検知できない抗原濃度であると考えられる。
クレームされる方法は、微量流動系における少なくとも1つの分析物を検出し、そして適切であれば定量するに特に良好な利点である。この特定の例において微量流動系の第一の帯域における磁気による凝集化、及び異なる領域における検出を行うことができる。この例は、凝集化を受けなかった粒子から、粒子の永続的な鎖を分離するために特に適切な利点がある。
本例によれば、官能化されたコロイド状磁気粒子の幾つかの集団が用いられる。各集団の粒子を、検出される分析物の1に対し特異的な少なくとも1つのリガンドにて官能化される。
交番磁場を印加することにより、同じ集団の粒子から構成され、各分析物に特異的な鎖を順次生成する。
これらを識別しそして評価内容を読み出すことができるために、コロイド状磁気粒子の種々の集団が、検出される各分析物に特異的な2次標識を移送する。
本発明は、以下の例によって、そして明示されている図に従いより明確に表示されることになる。
本実施例は、アビジン/ストレプトアビジンの高い親和性の対から誘導される代表的分析物の検出を明示し、そして所定の分析物に対しクレームされる方法の感受性閾値を特徴付けることを目的としている。その分析物がビオチンから成り、そしてストレプトアビジンが、コロイド状粒子上にてグラフト結合される。
より詳細には、ビオチン化された分析物が、質量5000のポリエチレングリコール重合体より構成され、その上にビオチン分子がその両端にてグラフト結合される。これらの生成物を商業的に入手することができる(Shearwater USA)。
各評価に対し関係混合物を、厚み50μのフラット毛細管に吸入し、それを2つのフラット磁石の間に置き、そこで生成磁場を約50mTより大きくし、毛細管の軸に対し並行にする。この磁場を、市販フラット磁石を用い生成する。それを約2分間にわたり印加し、そしてその毛細管を、磁場のない状態にて顕微鏡下で観察する。その方法は、鎖又は凝集体の存在が(図2を参照)、顕微鏡下にて見出される場合、可能(posotive)であり、そしてその粒子が、熱振動の作用下にて自然に再分散する場合、不可能(negative)である。
本例による本方法では分析物の濃度は、最大低さが10-9mol/lの桁まで可能(positive)である。比較として10-5mol/lより低いと従来の凝集反応法では、行うことは不可能である。
さらに留意することは、形成される鎖の平均長さは、分析物の濃度の関数として増大する。従って本発明の方法は、鎖の平均長さの決定により試験される分析物を定量的に検出することもできる。
リン酸緩衝液(20mM,pH7.2)中で、1容量%のコロイド状磁気粒子(径206nm,Ademtech,Franceから入手)を含むコロイド粒子の溶液200μlを調製する。
その粒子を活性化させるために、1-メチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジ-イミド(EDAC) (0.01g/l)の200μl水溶液をその溶液に加え、そしてその混合物を、44℃にて20分間継続して攪拌する。次に過剰なEDACを、0.001%のTween20の水溶液にて洗浄し除去する。
次に過剰なIgG溶液を、飽和緩衝液(0.001%のTween20を含むグリシン-BSA緩衝液)にてすすぎ洗により除去する。従って得られたグラフト結合された粒子を、1.2μmフィルターを通しろ過することにより分離する。
フォンビルブラント因子アッセイに対し、200%(2国際単位)のフォンビルブラント因子を含むLiatest(商標)vVF較正血漿(calibration plasma)(STA(商標)vWF較正物(Calibrator)、Diagnostica Stagoから入手)が使用され、そしてこの評価法を使用するために指示された手順は、グラフト結合された磁気粒子のコロイド状溶液を使用することを除いて、実質的にそれに従って行はれる。
次に、2容量のグリシン緩衝液、及びグラフト結合された磁気粒子の3容量のコロイド溶液を、それぞれ1容量のこれら希釈液に加える。
Claims (27)
- 液体媒体中にて少なくとも1つの分析物を検出しそして/又は定量するための方法において、検出されそして/又は評価される分析物に対し特異的な少なくとも1つのリガンドと、表面にて官能化されたコロイド状磁気粒子を使用すること、及び:
1.前記粒子を分析される前記媒体と接触させるようにする工程、
2.前記磁気粒子を鎖形状に構成させるために十分な強度にて、前記媒体に磁場をかける工程、
3.鎖の2つ連続して隣接する粒子にそれぞれ存在する少なくとも2つの特異的リガンドと、関連する分析物の結合又は組み合わせができるに十分な期間にわたり前記磁場を保持する工程、
4.磁場をとり除く工程、並びに
5.前記分析物の存在及び/又は不存在の決定、そして適切な場合、コロイド状磁気粒子の永続的 (permanent) 鎖の存在及び/又は不存在における濃度の決定の工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記粒子がコロイド状超常磁性粒子であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記コロイド状超常磁性粒子が、水溶性の鉄流動体と重合体との共沈殿により、又は有機相中で鉄流動体との乳化により得られることを特徴とする、請求項2記載の方法。
- コロイド状磁気粒子におけるサイズが、5と10,000との間、そしてより好ましくは100と500nmとの間であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法。
- 特定リガンドが、吸収相互作用、共有結合による相互作用、及び/又は高親和性相互作用により粒子の表面にて固定化されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載方法。
- 固定化されるリガンドが、高親和性結合対2つの一方であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項記載の方法。
- そのリガンドは、(ポリ)カルボハイドレイト/エレクチン、ビオチン又はブオチン化化合物/アビジン又はストレプトアビジン、タンパク質受容体及びその特定リガンド、及びハプテン/抗体などの結合対の双方の一方から選択されることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 固定されるリガンドは、ペプチド、遊離又は複合形状の糖タンパク質、リポタンパク質及び他の類似又は誘導される構造体を含むタンパク質、DNA又はRNA及びこれらの相同体、単糖又は2糖、オリゴ糖、及び多糖などの糖類、脂質、ホルモン、受容体、代謝産物又は他の生物的物質から選択される化合物であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の方法。
- 標的とされる分析物が、抗原、抗体及び核酸及び/又はタンパク質であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の方法。
- 分析される媒体が、分析物をその特異的リガンドの1の少なくとも2分子に対する反応性が求められるようにするため、前もって予備処理されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の方法。
- 上記予備処理は、高親和性結合対の相手側の1と、分析物の官能化を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。
- ウイルス、細菌又は原虫及び他の感染物などの病原体に特異的抗体、腫瘍に対する抗体、アレルゲンに対する抗体、又は自己抗体などの分析物を検出し、そして/又は定量するための請求項1乃至11の何れか1項記載の方法。
- 遊離抗原などの抗原類、たとえば血液タンパク質及び血塊因子、代謝産物、ホルモン又は媒体などの因子、又は支持体に結合される抗原、たとえば微生物の表面抗原、膜結合受容体、血液群の抗原、及び主要組織適合系による抗原などを検出し、そして/又は定量するための請求項1乃至11の何れか1項記載方法。
- さらにコロイド状磁気粒子が、第二標識を移送することを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項記載の方法。
- 本標識が、視覚的で、所望により機械的又は電気的に特徴付けられることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 本標識が、色彩の顔料及び蛍光剤又はリン蛍光剤から選択されることを特徴とする請求項14又は15記載の方法。
- 検出される種々の分析物に対し特異的な少なくとも1つのリガンドと、それぞれ官能化されたコロイド状磁気粒子の幾つかの集団とが、使用されることを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項記載の方法。
- 磁場が連続性であることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項記載の方法。
- 連続磁場が、5乃至500mT、好ましくは10乃至100mTであることを特徴とする請求項18記載の方法。
- 磁場が交番することを特徴とする請求項1乃至19の何れか1項記載の方法。
- その鎖の特徴付けが、顕微鏡下で視覚により直接行はれるか、そして/又は適切な場合に何らかの光学的、機械的、又は電気的な方法により間接的に行はれることを特徴とする請求項1乃至20の何れか1項記載の方法。
- この鎖の特徴付けが、測光法又は比濁分析法により行はれることを特徴とする請求項21記載の方法。
- この鎖の特徴付けが、画像処理により行はれることを特徴とする請求項21記載の方法。
- CCDカメラが、画像捕捉装置として使用されることを特徴とする請求項23記載の方法。
- レザーを光源として使用することを特徴とする請求項21乃至24の何れか1項記載の方法。
- 液体媒体中に分析物を検出するための試薬キットにおいて、標的分析物に対し特異的な少なくとも1つのリガンドと、表面にて官能化された少なくともコロイド状磁気粒子を含むことを特徴とする試薬キット。
- 微量流動系において、少なくとも1つの分析物を検出しそして/又は定量するための、請求項1乃至25の何れか1項記載の方法の使用。
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